Pola Saga: Panduan Koordinasi Transaksi Terdistribusi

Dalam ranah arsitektur perangkat lunak modern, terutama dengan berkembangnya microservices, mengelola konsistensi data di berbagai layanan telah menjadi tantangan signifikan. Transaksi ACID (Atomicity, Consistency, Isolation, Durability) tradisional, yang berfungsi dengan baik dalam satu database, sering kali tidak memadai di lingkungan terdistribusi. Pola Saga muncul sebagai solusi ampuh untuk mengorkestrasi transaksi di berbagai layanan sambil memastikan konsistensi dan ketahanan data.

Apa itu Pola Saga?

Pola Saga adalah pola desain yang membantu mengelola transaksi terdistribusi dalam arsitektur microservice. Alih-alih mengandalkan satu transaksi ACID besar, Saga memecah transaksi bisnis menjadi serangkaian transaksi lokal yang lebih kecil. Setiap transaksi lokal memperbarui data dalam satu layanan dan kemudian memicu transaksi berikutnya dalam urutan tersebut. Jika salah satu transaksi lokal gagal, Saga menjalankan serangkaian transaksi kompensasi untuk membatalkan efek transaksi sebelumnya, memastikan konsistensi data di seluruh sistem.

Bayangkan seperti serangkaian kartu domino. Setiap domino mewakili transaksi lokal dalam microservice tertentu. Ketika satu domino jatuh (transaksi selesai), itu memicu domino berikutnya. Jika sebuah domino tidak jatuh (transaksi gagal), Anda perlu dengan hati-hati mendorong kembali domino yang sudah jatuh (transaksi kompensasi).

Mengapa Menggunakan Pola Saga?

Berikut adalah alasan mengapa pola Saga penting untuk arsitektur microservice:

• Transaksi Terdistribusi: Ini memungkinkan Anda mengelola transaksi yang mencakup banyak layanan tanpa bergantung pada protokol two-phase commit (2PC) terdistribusi, yang bisa rumit dan memperkenalkan hambatan kinerja.
• Konsistensi Eventual: Ini memungkinkan konsistensi eventual di seluruh layanan. Data mungkin tidak segera konsisten di semua layanan, tetapi pada akhirnya akan mencapai keadaan yang konsisten.
• Toleransi Kesalahan: Dengan mengimplementasikan transaksi kompensasi, pola Saga meningkatkan toleransi kesalahan. Jika suatu layanan gagal, sistem dapat pulih dengan baik dengan membatalkan perubahan yang dilakukan oleh transaksi sebelumnya.
• Dekopling: Ini mempromosikan kopling longgar antar layanan. Setiap layanan bertanggung jawab atas transaksi lokalnya sendiri, mengurangi dependensi antar layanan.
• Skalabilitas: Ini mendukung skalabilitas dengan memungkinkan setiap layanan diskalakan secara independen.

Jenis-jenis Pola Saga

Ada dua cara utama untuk mengimplementasikan pola Saga:

1. Saga Berbasis Koreografi

Dalam Saga berbasis koreografi, setiap layanan mendengarkan peristiwa yang diterbitkan oleh layanan lain dan memutuskan apakah akan mengambil tindakan berdasarkan peristiwa tersebut. Tidak ada orkestrator pusat yang mengelola Saga. Sebaliknya, setiap layanan berpartisipasi dalam Saga dengan bereaksi terhadap peristiwa dan menerbitkan peristiwa baru.

Cara Kerjanya:

1. Layanan pemrakarsa memulai Saga dengan melakukan transaksi lokalnya dan menerbitkan sebuah event.
2. Layanan lain berlangganan event ini dan, setelah menerimanya, melakukan transaksi lokal mereka dan menerbitkan event baru.
3. Jika ada transaksi yang gagal, layanan yang bersangkutan menerbitkan event kompensasi.
4. Layanan lain mendengarkan event kompensasi dan menjalankan transaksi kompensasi mereka untuk membatalkan tindakan sebelumnya.

Contoh:

Pertimbangkan proses pemenuhan pesanan e-commerce yang melibatkan tiga layanan: Layanan Pesanan, Layanan Pembayaran, dan Layanan Inventaris.

1. Layanan Pesanan: Menerima pesanan baru dan menerbitkan event `OrderCreated`.
2. Layanan Pembayaran: Berlangganan `OrderCreated`, memproses pembayaran, dan menerbitkan event `PaymentProcessed`.
3. Layanan Inventaris: Berlangganan `PaymentProcessed`, memesan inventaris, dan menerbitkan event `InventoryReserved`.
4. Jika Layanan Inventaris gagal memesan inventaris, ia menerbitkan event `InventoryReservationFailed`.
5. Layanan Pembayaran: Berlangganan `InventoryReservationFailed`, mengembalikan pembayaran, dan menerbitkan event `PaymentRefunded`.
6. Layanan Pesanan: Berlangganan `PaymentRefunded` dan membatalkan pesanan.

Keunggulan:

• Kesederhanaan: Mudah diimplementasikan untuk Saga sederhana dengan sedikit peserta.
• Kopling Longgar: Layanan memiliki kopling longgar dan dapat berkembang secara independen.

Kekurangan:

• Kompleksitas: Menjadi sulit dikelola untuk Saga kompleks dengan banyak peserta.
• Penelusuran: Sulit untuk melacak kemajuan Saga dan men-debug masalah.
• Ketergantungan Siklik: Dapat menyebabkan ketergantungan siklik antar layanan.

2. Saga Berbasis Orkestrasi

Dalam Saga berbasis orkestrasi, layanan orkestrator pusat mengelola eksekusi Saga. Layanan orkestrator memberi tahu setiap layanan kapan harus melakukan transaksi lokalnya dan kapan harus menjalankan transaksi kompensasi jika diperlukan.

Cara Kerjanya:

1. Layanan orkestrator menerima permintaan untuk memulai Saga.
2. Ia mengirimkan perintah ke setiap layanan untuk melakukan transaksi lokalnya.
3. Orkestrator memantau hasil setiap transaksi.
4. Jika semua transaksi berhasil, Saga selesai.
5. Jika ada transaksi yang gagal, orkestrator mengirimkan perintah kompensasi ke layanan yang sesuai untuk membatalkan efek transaksi sebelumnya.

Contoh:

Menggunakan proses pemenuhan pesanan e-commerce yang sama, layanan orkestrator (Orkestrator Saga) akan mengoordinasikan langkah-langkahnya:

1. Orkestrator Saga: Menerima permintaan pesanan baru.
2. Orkestrator Saga: Mengirimkan perintah `ProcessOrder` ke Layanan Pesanan.
3. Layanan Pesanan: Memproses pesanan dan memberi tahu Orkestrator Saga tentang keberhasilan atau kegagalan.
4. Orkestrator Saga: Mengirimkan perintah `ProcessPayment` ke Layanan Pembayaran.
5. Layanan Pembayaran: Memproses pembayaran dan memberi tahu Orkestrator Saga tentang keberhasilan atau kegagalan.
6. Orkestrator Saga: Mengirimkan perintah `ReserveInventory` ke Layanan Inventaris.
7. Layanan Inventaris: Memesan inventaris dan memberi tahu Orkestrator Saga tentang keberhasilan atau kegagalan.
8. Jika Layanan Inventaris gagal, ia memberi tahu Orkestrator Saga.
9. Orkestrator Saga: Mengirimkan perintah `RefundPayment` ke Layanan Pembayaran.
10. Layanan Pembayaran: Mengembalikan pembayaran dan memberi tahu Orkestrator Saga.
11. Orkestrator Saga: Mengirimkan perintah `CancelOrder` ke Layanan Pesanan.
12. Layanan Pesanan: Membatalkan pesanan dan memberi tahu Orkestrator Saga.

Keunggulan:

• Manajemen Terpusat: Lebih mudah mengelola Saga kompleks dengan banyak peserta.
• Penelusuran yang Lebih Baik: Lebih mudah melacak kemajuan Saga dan men-debug masalah.
• Pengurangan Ketergantungan: Mengurangi ketergantungan siklik antar layanan.

Kekurangan:

• Peningkatan Kompleksitas: Membutuhkan layanan orkestrator pusat, menambah kompleksitas pada arsitektur.
• Titik Kegagalan Tunggal: Layanan orkestrator dapat menjadi titik kegagalan tunggal.

Memilih Antara Koreografi dan Orkestrasi

Pilihan antara koreografi dan orkestrasi bergantung pada kompleksitas Saga dan jumlah layanan yang berpartisipasi. Berikut adalah panduan umum:

• Koreografi: Cocok untuk Saga sederhana dengan sedikit peserta di mana layanan relatif independen. Baik untuk skenario seperti pembuatan akun dasar atau transaksi e-commerce sederhana.
• Orkestrasi: Cocok untuk Saga kompleks dengan banyak peserta atau ketika Anda memerlukan kontrol terpusat dan visibilitas atas eksekusi Saga. Ideal untuk transaksi keuangan kompleks, manajemen rantai pasokan, atau proses apa pun dengan ketergantungan yang rumit dan persyaratan pembalikan.

Mengimplementasikan Pola Saga

Mengimplementasikan pola Saga memerlukan perencanaan yang cermat dan pertimbangan beberapa faktor.

1. Definisikan Langkah-langkah Saga

Identifikasi transaksi lokal individual yang membentuk Saga. Untuk setiap transaksi, definisikan hal berikut:

• Layanan: Layanan yang bertanggung jawab untuk melakukan transaksi.
• Tindakan: Tindakan yang akan dilakukan oleh transaksi.
• Data: Data yang diperlukan untuk melakukan transaksi.
• Tindakan Kompensasi: Tindakan yang akan dilakukan untuk membatalkan efek transaksi.

2. Pilih Pendekatan Implementasi

Putuskan apakah akan menggunakan koreografi atau orkestrasi. Pertimbangkan kompleksitas Saga dan pertukaran antara kontrol terpusat dan tanggung jawab terdistribusi.

3. Implementasikan Transaksi Kompensasi

Implementasikan transaksi kompensasi untuk setiap transaksi lokal. Transaksi kompensasi harus membatalkan efek transaksi asli dan mengembalikan sistem ke keadaan yang konsisten.

Pertimbangan Penting untuk Transaksi Kompensasi:

• Idempoten: Transaksi kompensasi harus idempoten, artinya dapat dieksekusi berkali-kali tanpa menyebabkan efek samping yang tidak diinginkan. Ini penting karena transaksi kompensasi mungkin dicoba ulang jika awalnya gagal.
• Atomisitas: Idealnya, transaksi kompensasi harus atomik. Namun, mencapai atomisitas sejati dalam lingkungan terdistribusi dapat menjadi tantangan. Berusaha untuk aproksimasi atomisitas terbaik.
• Daya Tahan: Pastikan bahwa transaksi kompensasi bersifat tahan lama, artinya efeknya tetap ada bahkan jika layanan mengalami crash.

4. Tangani Kegagalan dan Coba Ulang

Implementasikan penanganan kesalahan dan mekanisme coba ulang yang kuat untuk menangani kegagalan dengan anggun. Pertimbangkan untuk menggunakan teknik seperti:

• Exponential Backoff: Coba ulang transaksi yang gagal dengan penundaan yang meningkat untuk menghindari kelebihan beban sistem.
• Pemisah Sirkuit (Circuit Breaker): Mencegah layanan memanggil layanan yang gagal berulang kali untuk menghindari kegagalan beruntun.
• Antrian Surat Mati (Dead Letter Queue): Kirim pesan yang gagal ke antrian surat mati untuk analisis dan pemrosesan ulang nanti.

5. Pastikan Idempoten

Pastikan bahwa semua transaksi lokal dan transaksi kompensasi adalah idempoten. Ini penting untuk menangani percobaan ulang dan memastikan konsistensi data.

6. Pantau dan Lacak Saga

Implementasikan pemantauan dan pelacakan untuk melacak kemajuan Saga dan mengidentifikasi masalah potensial. Gunakan alat pelacakan terdistribusi untuk mengorelasikan peristiwa di berbagai layanan.

Teknologi Implementasi Pola Saga

Beberapa teknologi dapat membantu dalam mengimplementasikan pola Saga:

• Antrian Pesan (RabbitMQ, Kafka): Memfasilitasi komunikasi asinkron antar layanan, memungkinkan Saga berbasis peristiwa.
• Event Sourcing: Mempertahankan keadaan aplikasi sebagai urutan peristiwa, menyediakan jejak audit lengkap dan memungkinkan pemutaran ulang peristiwa untuk tujuan pemulihan.
• Kerangka Kerja Orkestrasi Saga: Kerangka kerja seperti Apache Camel, Netflix Conductor, dan Temporal menyediakan alat dan abstraksi untuk membangun dan mengelola Saga.
• Manajer Transaksi Database (untuk transaksi lokal): Database relasional (misalnya, PostgreSQL, MySQL) dan database NoSQL menawarkan manajer transaksi untuk memastikan properti ACID dalam satu layanan.

Tantangan Menggunakan Pola Saga

Meskipun pola Saga menawarkan manfaat signifikan, ia juga menghadirkan tantangan tertentu:

• Kompleksitas: Mengimplementasikan pola Saga bisa jadi kompleks, terutama untuk proses bisnis yang rumit.
• Konsistensi Eventual: Menangani konsistensi eventual memerlukan pertimbangan cermat terhadap kondisi balapan potensial dan inkonsistensi data.
• Pengujian: Menguji Saga bisa jadi menantang karena sifatnya yang terdistribusi dan kebutuhan untuk mensimulasikan kegagalan.
• Debugging: Melakukan debug Saga bisa jadi sulit, terutama dalam implementasi berbasis koreografi di mana tidak ada orkestrator pusat.
• Idempoten: Memastikan idempoten dari transaksi dan transaksi kompensasi sangat penting tetapi bisa jadi menantang untuk diimplementasikan.

Praktik Terbaik untuk Mengimplementasikan Pola Saga

Untuk mengurangi tantangan dan memastikan implementasi pola Saga yang berhasil, pertimbangkan praktik terbaik berikut:

• Mulai dari yang Kecil: Mulailah dengan Saga sederhana dan secara bertahap tingkatkan kompleksitas seiring bertambahnya pengalaman.
• Definisikan Batasan yang Jelas: Definisikan dengan jelas batasan setiap layanan dan pastikan bahwa setiap layanan bertanggung jawab atas datanya sendiri.
• Gunakan Domain Events: Gunakan peristiwa domain untuk berkomunikasi antar layanan dan memicu langkah-langkah Saga.
• Implementasikan Transaksi Kompensasi dengan Hati-hati: Pastikan bahwa transaksi kompensasi adalah idempoten, atomik, dan tahan lama.
• Pantau dan Lacak Saga: Implementasikan pemantauan dan pelacakan komprehensif untuk melacak kemajuan Saga dan mengidentifikasi masalah potensial.
• Desain untuk Kegagalan: Rancang sistem Anda untuk menangani kegagalan dengan anggun dan pastikan bahwa sistem dapat pulih dari kegagalan tanpa kehilangan data.
• Dokumentasikan Semuanya: Dokumentasikan secara menyeluruh desain Saga, implementasi, dan prosedur pengujian.

Contoh Nyata Pola Saga dalam Aksi

Pola Saga digunakan di berbagai industri untuk mengelola transaksi terdistribusi dalam proses bisnis yang kompleks. Berikut adalah beberapa contoh:

• E-commerce: Pemenuhan pesanan, pemrosesan pembayaran, manajemen inventaris, dan pengiriman. Misalnya, ketika pelanggan memesan, Saga mengelola proses pemesanan inventaris, pemrosesan pembayaran, dan pembuatan pengiriman. Jika ada langkah yang gagal (misalnya, inventaris tidak cukup), Saga mengkompensasi dengan melepaskan inventaris yang dipesan dan mengembalikan pembayaran. Alibaba, raksasa e-commerce global, memanfaatkan pola Saga secara luas di pasar yang luas untuk memastikan konsistensi transaksi di berbagai microservices.
• Layanan Keuangan: Transfer dana, aplikasi pinjaman, dan transaksi kartu kredit. Pertimbangkan transfer uang lintas batas: Saga dapat mengoordinasikan pendebetan dari satu akun, konversi mata uang, dan pengkreditan ke akun lain. Jika konversi mata uang gagal, transaksi kompensasi membalikkan pendebetan dan mencegah inkonsistensi. TransferWise (sekarang Wise), perusahaan fintech yang berspesialisasi dalam transfer uang internasional, mengandalkan pola Saga untuk menjamin keandalan dan konsistensi transaksi mereka di berbagai sistem perbankan secara global.
• Layanan Kesehatan: Pendaftaran pasien, penjadwalan janji temu, dan pembaruan rekam medis. Ketika seorang pasien mendaftar untuk janji temu, Saga dapat mengelola proses pembuatan rekam medis pasien baru, penjadwalan janji temu, dan pemberitahuan kepada penyedia layanan kesehatan yang relevan. Jika penjadwalan janji temu gagal, transaksi kompensasi menghapus janji temu dan memberi tahu pasien.
• Manajemen Rantai Pasokan: Pemrosesan pesanan, manajemen gudang, dan penjadwalan pengiriman. Ketika pesanan diterima, Saga dapat mengelola pemesanan inventaris, pengemasan barang, penjadwalan pengiriman, dan pemberitahuan kepada pelanggan. Jika salah satu langkah ini gagal, tindakan kompensasi dapat digunakan untuk membatalkan pesanan, mengembalikan barang ke inventaris, dan memberi tahu pelanggan tentang pembatalan.

Kesimpulan

Pola Saga adalah alat yang berharga untuk mengelola transaksi terdistribusi dalam arsitektur microservice. Dengan memecah transaksi bisnis menjadi serangkaian transaksi lokal dan mengimplementasikan transaksi kompensasi, Anda dapat memastikan konsistensi dan ketahanan data dalam lingkungan terdistribusi. Meskipun pola Saga menghadirkan tantangan tertentu, mengikuti praktik terbaik dan menggunakan teknologi yang sesuai dapat membantu Anda berhasil mengimplementasikannya dan membangun aplikasi yang kuat, terukur, dan toleran terhadap kesalahan.

Seiring semakin lazimnya microservices, pola Saga akan terus memainkan peran penting dalam mengelola transaksi terdistribusi dan memastikan konsistensi data di seluruh sistem yang kompleks. Merangkul pola Saga adalah langkah kunci menuju pembangunan aplikasi modern, tangguh, dan terukur yang dapat memenuhi tuntutan lanskap bisnis saat ini.